핵융합연구원·美 컬럼비아대 공동연구
지난해 '8초' 기록서 두 배 이상 늘려
첫 1억도 달성 후 매년 세계기록 경신

초전도 핵융합연구장치 케이스타(KSTAR)가 1억도 초고온 플라즈마를 20초간 유지하는 대기록을 세웠다. 핵융합 연구의 새로운 역사를 썼다.

한국핵융합에너지연구원(원장 유석재)은 산하 KSTAR연구센터가 올해 진행한 플라즈마 실험에서 서울대, 미국 컬럼비아대와 공동연구 끝에 이런 성과를 거뒀다고 24일 밝혔다.

세계 최고 기록이자 지난해 8초 기록을 두 배 이상 늘린 성과다. KSTAR는 2018년 실험에서 처음으로 플라즈마 이온온도 1억도(유지시간 약 1.5초)를 달성한 후 매년 세계 기록을 경신 중이다.

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<올해 KSTAR 플라즈마 실험 중 1억도 초고온 플라즈마 운전구간. 지난달 20초 유지에 성공했다.>

그동안 세계에서 순간 1억도 초고온 플라즈마를 달성한 사례는 있었지만, 10초 이상 유지 사례는 없었다. 과거 구리와 같은 상전도 자석을 썼을 때는 플라즈마를 가두기 위해 전류를 흘리는 과정에서 온도가 과하게 상승하는 문제가 있었다. 자석의 전기저항이 높다는 태생적 한계 탓이었다. 저항이 거의 없는 초전도 자석을 쓰는 현재도 안정적인 운전기술 개발이 발목을 잡는다. KSTAR는 성능이 향상된 차세대 플라즈마 운전모드 '내부수송장벽(ITB) 모드3'로 다시 한계를 넘었다. ITB는 에너지 장벽을 형성, 플라즈마 누출을 막는 것이 핵심 원리다. 고도의 제어기술이 필요하다.

올해 실험은 지난 8월부터 시작, 내달 10일까지 이어진다. 총 110건 실험을 수행하게 된다. 추가 연구 성과 달성도 기대할 수 있다.

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<KSTAR에 대해 설명하는 윤시우 KSTAR 연구센터장>

윤시우 KSTAR 연구센터장은 “1억도 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵심 과제”라며 “20초 유지 성과는 중요한 전환점이 될 것”이라고 설명했다.

오는 2025년 1억도, 300초 연속운전을 달성하겠다는 목표도 제시했다. 300초는 상시 운전이 가능함을 입증하는 기준점이다.

핵융합연은 최근 독립연구기관으로 거듭난 직후 이런 성과를 내놓았다. 지난 20일부로 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소에서 현재로 변경 설립됐다. 27일에는 개원 기념식을 연다.

유석재 원장은 “독립 연구기관인 한국핵융합에너지연구원으로 새롭게 출범함과 동시에 세계적 핵융합 연구성과를 국민에게 알릴 수 있게 돼 기쁘다”며 “세계 핵융합 연구를 선도하는 기관으로서 핵융합에너지 실현이라는 인류 목표 달성을 위해 연구를 이어가겠다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com